Для оценки возможности возведения объекта, а также с целью проверок свай при осуществлении строительных работ производятся испытания грунтов сваями. Это позволяет принять окончательное решение о типе фундамента на строительной площадке. Мероприятия выполняются на стадии технического задания при проектировании, а также при проектно-изыскательских работах. ГОСТ регламентирует требования к статическим и динамическим методам контроля, результат которых позволяет принять окончательное решение по конструкции фундамента.
Терминология
Стандартом предусмотрено использование для испытаний трех типов опорных элементов:
- Натурного образца, представляющего собой реальное изделие, используемое при обычном строительстве. Геометрические размеры, материал, из которого оно изготовлено, а также способ установки полностью соответствуют фактическим условиям площадки застройки. В частности, если натурный образец запланирован для контроля буронабивного фундамента, то его монтаж должен производиться с учетом правил и технологии монтажа аналогичных элементов. В данном случае должно осуществляться бурение шахты, установка опалубки, армирование, заливка бетона.
- Эталонной сваи, выполненной из составного металлического стержня, который имитирует стандартное изделие забивного типа и имеет диаметр 114 мм. Собранный из отдельных сегментов эталон имеет длину 12 метров.
- Сваи-зонда, изготовленной из составных металлических элементов диаметром 127 миллиметров. Отличается наличием полюсного наконечника, оснащается муфтой трения. Собранный зонд имеет длину 16 метров.
Схемы конструкций эталонной сваи и сваи-зонда представлены на рисунках А.1 и А.2.
Рисунок А.1 — Схема конструкции сваи-зонда
Рисунок А.2 — Схемы конструкций эталонной сваи
Стадии работ
ГОСТ регламентирует обязательно выполнять статические испытания, а также динамические испытания свай на следующих стадиях:
- на этапе изысканий и выполнения проектных мероприятий с целью определения сечения, размеров, а также оценки, предусмотренной проектом несущей способности. Основываясь на результатах проведенных измерений, специалисты делают заключение о правильном расчёте параметров, а при несоответствии – выполняют повторный расчет;
- в ходе погружения и извлечения свай, что позволяет сопоставить с проектными данными реальную способность воспринимать усилия.
Таблица типов конструкций свай
Полученным в результате статического контроля измерениям характерна повышенная точность. Они более достоверны, чем данные, полученные при динамическом методе.
Задачи, решаемые при статической проверке
В полевых условиях испытательные мероприятия осуществляют для следующих целей:
- Выбора конструкции изделий, запланированных к использованию на возводимом объекте, определение их геометрических параметров, способности воспринимать усилия.
- Определения на практике возможности производить погружение свай на предусмотренную проектом глубину для данного вида почвы, оценки ее однородности.
- Определения величины перемещения свай пропорционально приложенным воздействиям в течение определенного стандартом времени.
Проверка свай статической нагрузкой осуществляется с целью подтверждения реальной способности изделий воспринимать суммарные усилия, предусмотренные проектом здания.
Способы статических испытаний
В зависимости от выбранного метода приложения усилия выполняют статические испытания, прилагая к контролируемому изделию знакопеременные нагрузки. Исходя из способа нагружения, подбирается необходимое оборудование:
- специальное нагружающее приспособление, представляющее собой домкраты гидравлического типа или платформу с грузом, вес которого можно регулировать. Допускается использование специальных натяжных муфт, лебедок;
- сборная конструкция из металлических балок и железобетонных плит с анкерами, передающая усилия на проверяемую конструкцию;
- измерительное устройство для контроля величины погружения под воздействием усилия. Устройство состоит из группы измерительных приборов, объединенных в один комплекс. Точность замеров должна обеспечиваться до 0,01 мм.
Схемы установок для испытаний грунтов статической вдавливающей нагрузкой представлены на рисунках В.1 и В.2.
Рисунок В.1 — Схемы установок для испытаний грунтов сваями, лист 1
Рисунок В.2, лист 2
Технология статических испытаний
Испытание свай, согласно требованиям стандарта, осуществляется по следующему алгоритму:
- Разрабатывается программа и методика выполнения проверки, содержащая информацию о максимальном передаваемом на конструкцию усилии, шаге распределения нагрузки, который должен составлять 10% от массы тарированного груза.
- Организация-проектировщик определяет количество изделий для испытания грунтов сваями, места их забивки.
- На будущем свайном поле производится забивка группы свай в зонах, соответствующих наихудшим, наиболее неблагоприятным условиям или местах, где произошли отказы при погружении.
- Производится установка нагружающей конструкции, комплекта оборудования, обеспечивающего передачу усилий.
Статические испытания свай
Проверка свай статической нагрузкой предусматривает три этапа работ:
- подготовку испытываемой опоры;
- производство испытаний;
- обработку полученной информации.
Процесс подготовки, согласно ГОСТ, предусматривает отлежку, то есть «отдых», срок которого составляет:
- 1 сутки, если погружение производится в плотные слои песка или крупнообломочные массивы.
- 3 дня для песчаных оснований.
- 6 дней для глинистой поверхности и разнородных масс.
- 10 дней для водонасыщенных и мелкодисперсных песков.
- 20 дней для текучих, пластичных и мягких глинистых фракций.
Испытание свай, согласно положениям документа, представляет собой последовательное увеличение нагрузки. Величина погружения в плотный массив грунта при первом цикле нагружения может составлять пятую часть от общей массы тарированного груза. Усилие прилагается при стабилизации положения после предыдущего цикла приложения нагрузки. Контроль значения осадки проверяют прогибомерами часового типа и электронными приборами, цена деления которых составляет 0,1 миллиметр. До приложения усилий данные всех приборов обнуляют и после каждого цикла воздействия нагрузкой контролируют показания всех приборов. Критерием стабилизации положения является перемещение на расстояние не более 0,1 миллиметр на протяжении последних 60-120 минут наблюдений.
В ходе проверки прилагаются пиковые значения усилий, при которых натурный образец проседает более 40 миллиметров, а эталонные изделия заглубляются в грунт на 20 мм и более. Значение усилия, при котором нагружение остановлено, является величиной частного предельного сопротивления.
Результаты замеров фиксируют в журнале наблюдений. После завершения испытаний вычерчивают графики, позволяющие сделать выводы о необходимом количестве опор, их геометрии, глубине заложения. Данные измерений являются основой для проектирования фундамента будущего здания.
Динамическая проверка
Она осуществляется с использованием специального оборудования, применяемого для погружения. При проверке отслеживается степень погружения в почву на каждый цикл воздействия молота. Постепенно погружаясь в грунт, опора воспринимает противодействие грунта. Оно выражается в том, что при заглублении уменьшается значение отказа. Данная проверка базируется на взаимосвязи импульса рабочей части оборудования и несущей способности конструкции.
При испытаниях осуществляется экспериментальная забивка, по результатам которой определяется оптимальная длина опор, выполняется оценка соответствия реального и теоретического значений отказа. Мероприятия позволяют определить несущие слои почвы, диагностировать слабые зоны свайного поля, оценить усилия, которые могут воспринимать забитые опоры. По завершении динамического контроля результаты оформляются графическим образом и характеризуют координаты положения в соотношении с приложенными усилиями.
Динамические испытания свай с установкой на них дополнительного веса
Указанный метод, по сравнению со статическим способом контроля, обладает рядом преимуществ:
- незначительными затратами, связанными с применением техники, имеющейся на объекте строительства;
- оперативностью выполнения работ, которые можно осуществить на протяжении одного рабочего дня;
- возможностью использования для испытаний любых видов изделий, независимо от их способности воспринимать приложенные усилия.
Недостаток динамического метода проверки – возможность завышения показателей противодействия нагрузкам, когда острие, проникая через тяжелые почвы, входит в легко сжимаемый, деформируемый слой почвы.
Стандарт рекомендует сопоставлять данные динамических замеров с показателями статических проверок. Данный способ проверки не применяется при обустройстве свайных оснований на легких песчаных грунтах.
Технология динамической проверки
Стандарт предписывает поэтапно осуществлять испытания грунтов сваями с применением динамического метода:
- Первоначально, до разработки проекта площадки застройки или перед выполнением забивки элементов. Мероприятия позволяют оценить степень неоднородности почвы на объекте будущего строительства.
- Следующая стадия динамического контроля осуществляется при забивке основных опор в грунт с целью определения их несущих характеристик. Этот этап позволяет выявить слабые участки на площадке, где забиваются опоры, определить несущие слои почвы.
- Заключительную динамическую проверку необходимо выполнять после окончания забивки для уточнения характеристик после «отлежки» изделий.
Интервал отлежки опор, предназначенных для установки в глинистых почвах, составляет не менее 6 суток, а для песчаных почв – три дня с момента завершения погружения в почву.
При забивке проверяемых опор с помощью молота контроль отказов позволяет определить силовые слои почвы, оценить способность погруженных в почву конструкций воспринимать усилия. Также выявляются проблемные зоны свайной площадки. Документ предусматривает выполнение проверочной забивки для измерения несущих характеристик после отлеживания. Для этого должен использоваться тот же молот, который применялся при забивке. Для глинистых почв необходимо выполнять короткие циклы ударов молота, обеспечивающие сохранить структуры грунта.
После завершения мероприятий регистрируется значение отказа, соответствующее уровню погружения опоры в почву после цикла воздействия. Предусмотренные стандартом расчеты позволяют определить силовую характеристику опоры. Точность полученных результатов прямо пропорциональна достоверности фиксации высоты молота, массы рабочей части. Необходимо учитывать вес насадки и погружаемой опоры. При обработке результатов измерений учитываются данные упругих погружений изделия и почвы после каждого удара.
Для контроля параметров при динамической проверке используется нивелир, контролирующий упругие перемещения опоры и почвы с точностью 1 мм. В ходе погружения экспериментальных и при приемочном контроле установленных опор выполняются динамические испытания свай, прошедших отлежку.
Нивелир работает с точностью до 1мм
Следует точно замерить высоту, с которой падает молот. При динамическом контроле это позволяет точно вычислить несущую способность. Контроль высоты осуществляется с использованием измерительной рейки, имеющий отметки с интервалом в 5 сантиметров. Она крепится к насадке или молоту, позволяет визуально с допуском 2 сантиметра определить высоту, с которой осуществляется опускание молота.
Стандарт четко регламентирует комплекс требований, выполнение которых позволяет определиться с видом фундамента для возводимого здания.
Originally posted 2016-11-22 09:05:11.